03 - (2004) (1125802), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Однако в отдельных случаях алкилирование енолят-ионов отличается очень высокой региоселективностью, что позволяет осуществить избирательное С- или О-алкилирование: 1) КН; ТГФ вЂ” 78 С (СН,),СНССН(СН,), (СН,),СНСС(СН,), . 2) СН 1; — 78'С (98%) 17.3.2. РЕГИОСЕЛЕЕТИВНОСТЬ ОБРАЗОВАНИЯ ЕНОЛЯТ-ИОНОВ Для несимметричных кетонов существует еще одна самостоятельная проблема региоселективности С-алкилирования. Состав смеси изомерных енолятов, образующихся при депротонировании несимметричного кетона, определяется кинетическими или термодинамическими факторами, поэтому следует проводить четкое различие между кинетически и термодинамически контролируемыми реакциями енолят-ионов.
В условиях кинетического контроля два образующихся изомерных енолята не превращаются друг в друга, и соотношение продуктов реакции равно соотношению исходных щелочных енолятов: 1 2 ~.Ж(С Н ИЗО~ ! 2 1 2 КСН2 С СН2К .~ КСН С СН2К + КСН2 С " СНК тгвх -7$'с !1Е 0 О ЫЕ 0 1.18 -78.С~(СН,)281С1 К'СН,-С=СНК2 О81(СН ) 78 С~(Снз)281С1 К'СН=С вЂ” СН,К' 081(СНз)з 105 С-алкилирование становится единственным направлением реакции для метилиодида, легко поляризуемых аллил- и бензилбромидов и иодидов, эфиров а-бромкарбоновых кислот и а-бромкетонов. Электрофильные агенты с жестким радикалом— а-хлорэфиры С1СН2ОН, а-хлорамины С1СН2ХН2 алкилируют енолят-ионы только по атому кислорода. Атом кислорода енолят-иона стерически более доступен электрофильной атаке, чем его углеродный центр.
С-алкилирование более чувствительно к влиянию стерических эффектов и в алкилирующем агенте, и в еноляте, поскольку в продукте С-алкилирования атом углерода находится в тетраэдрической грз-конфигурации, в противоположность планарной зр -конфигурации, возникающей при О-алкилировании. Таким образом, пространственные препятствия благоприятствуют О-алкилированию.
Действительно, для вторичных алкилгалогенидов„например изо-пропилхлорида, О/С-отношение выше, чем для алкилируюших агентов с первичным радикалом. Неопентилхлорид вследствие стерических затруднений алкилирует еналят-ионы только по атому кислорода. Если возможно взаимное превращение изомерных енолятов, устанавливается равновесие, положение которого определяется термодинамической устойчивостью енолятов. В этом случае в продуктах реакции всегда будет преобладать термодинамически наиболее устойчивый изомер: 2 В ! 2 ВСН вЂ” С вЂ” СН К КСН=-С вЂ” СНзВ + (! О1 О О 1.1О + н сн;с,—.снн' н сн=с — сн,н ° н сн,-~снн' (СН1)Р'С! ~ 2 !'е 1 1 О Е 051(СНз)з ОЯ(СНз)з ь! Кинетический контроль имеет место в тех случаях, когда для получения енолятов используют литиевые соли сильных пространственно затрудненных оснований: Ь!Х(С1Н7-))з, Ь!Х(С~Н~~) — СзН7 — 1; нзс сн, [(Снз)13!)1МЬ(; 1.! — Х в апротонной среде (ТГФ, эфир, нс сн ДМЭ) при низкой температуре ( — 78'С), в отсутствие избытка карбонильного соединения и при медленном прибавлении кетона к избытку основания.
Если основание медленно добавлять к избытку кетона, то в присутствии кетона, как донора протона, между енолятами устанавливается равновесие. Состав изомерной смеси енолят-ионов в условиях как кинетического, так и термодинамического контроля определяют с помощью О-силилирования под действием триметилхлорсилана. Соотношение триметилсилиловых эфиров енолов точно отражает соотношение щелочных енолятов в растворе. Как следует из данных, представленных в табл.
17.4, соотношение щелочных енолятов несимметричных кетонов резко различается в кинетически и термодинамически контролируемых условиях. При кинетическом контроле преобладает менее замещенный енолят, поскольку отщепление пространственно менее затрудненного протона под действием стерически затрудненного основания происходит гораздо быстрее, чем отщепление протона из другого, стерически затрудненного а-положения. Однако в равновесной смеси при термодинамическом контроле преобладает более замешенный енолят. С увеличением числа алкильных заместителей возрастает устойчивость двойной углерод- 106 Таблица 17.4 Соотиоглеиие еноллт-ионов несимметричиык кетовое в условилк кинетического и термодниамического контроли углеродной связи, что непосредственно отражается и на стабильности енолят-иона.
С-Алкилирование литиевых или натриевых енолятов несимметричных кетонов не отличается высокой региоселективностью из-за низкой скорости реакции, способствуюгцей взаимной изомеризации енолят-ионов: 107 1) 1.Щсзнз1)г, ДМЭ', -78"С Г ~ СНз СНз 2) СНз!' 20 С СНз СН СНз О О О (70%) (30%) С(СНз)з С(СН,), С(СНз)з С(СНз)з снз~нснзнг СН, СН, СН,СН=СН, О )Ча О (35%) (50%) (15%) Замена лития в качестве противоиона на объемистый катион тетрабутиламмония способствует более высокой региоселективности алкилирования енолятов циклогексанона и его производных: О+ аНа)а сн, к, квг ТГФ СН, ТГФ 80% ароне-изомера СНз К = СбНзСНг, 'СНг=( ~(~ Нг', .-С,Н,; СНгцо)ОЕз 20',4 Час-изомера Реакция С-алкилирования щелочных енолятов часто сопровождается образованием продуктов С,С-диалкилирования.
Исходный енолят-ион реагирует с продуктом моноалкилирования с образованием енолят-иона алкилированного кетона, который далее подвергается повторному алкилированикх 108 Нз)з е"' асн,~р г а О К СН=С вЂ” К + К-Сн-С вЂ” К О'! О АЙ О С( / К вЂ” С=С вЂ” К + АЙНа! ! АЙ СН=СН, СН, СН, СН,' СНз О СН =СН О ,О К вЂ” С=-С вЂ” К'+ К'СН,— С вЂ” К' ! АЙ О 1 а К вЂ” С вЂ” С вЂ” К 1 АЙ СНзС=-СНСООС1Н5 + СНз=СНСНзВг !! 20'С О СНзСН=СНз ! + СНЗ С вЂ” С вЂ” СООС2Н5 .
!! ! О СНзСН=СНз ,О СНз — С-СН-С вЂ” ОС1Н5 !! ! О СН,СН=СН, (48%) (82%) Для уменьшения тенденции к образованию диалкнлпроизводных целесообразно алкилировать литиевые еноляты в апротонных малополярных растворителях (ТГФ, ДМЭ) при возможно более низкой температуре. Первичные алкилбромиды, и особенно алкилхлориды, дают значительно меньшее количество продуктов С,С-дналкилирования по сравнению с алкилиодидами. Вторичные алкилгалогениды по чисто стерическим причинам вообще не образуют продуктов С,С-диалкилирования. Проблема региоселективности С-алкилирования характерна только для несимметричных кетонов.
1„3-Дикарбонильные соединения — 1,3-дикетоны и 1,3-кетоэфиры — подвергаются С-алкилнрованию под действием алкилбромидов и алкнлиодидов только по «активной» метиленовой группе, расположенной между двумя электроноакцепторными карбонильными группами. Это обусловлено тем, что 1,3-дикарбонильные соединения являются более сильными С-Н-кислотами по сравнению с кетонами. Для ацетоуксусного эфира, например, рК, С-Н-связи метиленовой группы равно -11, тогда как рК, С-Й-связи СНз-группы соответствует примерно 20, т.е.
различие в кислотности составляет примерно девять порядков. Диалкилсульфаты, алкилтозилаты и алкилтрифлаты алкилируют щелочные еноляты или свободные анионы 1,3-днкарбонильных соединений преимущественно илн даже исключительно по атому кислорода енолят-иона: Н О /1 й'С вЂ” С вЂ” Сйз й ! О А)'х 1) 1.!Х(С,Н,-1),; ТГФ йгСОСНзСОКз 2) 1 1 и О 109 Образование продуктов диалкилирования особенно характерно при использовании в качестве алкилируюшего агента метилио- дида, аллил- и бензилгалогенидов: ГМФТА иии ДМСО О О О О ннсг ь гмнгн нко О 17.3.3.
АЦИЛИРОВАНИЕ ВНОЛЯТ-ИОНОВ Ацилирование енолят-ионов кетонов ангидридами и галогенангидридами кислот осуществляется в полном соответствии с принципом ЖМКО по атому кислорода. Однако такое направление реакции характерно только в том случае, когда раствор щелочного енолята медленно прибавляется к избытку ацилирующего агента в растворе ТГФ, ДМЭ или диполярного апротонного растворителя: О ОСОСНз ! снг(сн Коси ~~~~снксс с снг(сис)гон=с.сн При обратном порядке смешения реагентов всегда образуются смесь С- и О-ацилпроизводных кетонов. Так, например, при медленном прибавлении натриевого енолята диэтилкетона к избытку уксусного ангидрида в эфире образуется только енолацетат, тогда как при медленном введении двух экивалентов уксусного ангидрида к трем эквивалентам того же енолята в эфире образуется смесь С- и О-ацилированных производных в соотношении 3: 1: (СнзСО)зо сн,сн.=с — сн,сн, сн,сн-с — сн,сн, О,'! избыток ОХ ОСОСНз (СнзСО),О СНзСН=С вЂ” СНтсНз + ОСОСН3 ! О )! СНз-СН-С вЂ” СНзсНз СОСН, 110 Это различие обусловлено действием кинетического или термодинамического контроля ацилирования.
Кинетический контроль реакции выполняется при добавлении енолята к большому избытку ацилирующего агента при — 30 С и более низкой температуре, т.е. при полном отсутствии в растворе свободного енолята. При обратном порядке смешения реагентов реакция подчиняется термодинамическому контролю, и в реакционной смеси преобладает термодинамически более стабильный С-изомер, так как О-ацилпроизводные енолов сами являются превосходными ацилирующими агентами по отношению к исходному еноляту: г / ~ / С вЂ” С вЂ” С=-С С=С + С=-С )! ! ~' О !'8 ~ О,С вЂ” К О ОСОК О В качестве классического примера проявления кинетического и термодинамического контроля при ацилировании енолятов приведем реакцию натриевой соли ацетона с ацетилхлоридом: сн,— С=сн, ОСОСН, сн,— ч=-сн, ~! О О (и Снг — С вЂ” СнгСОСН7+ Снг С=СНг аермолииамичеекиа ко3проль ОСОСН3 (79м) (г(ей 17.3.4.
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ ПРОТИВОИОНА И РАСТВОРИТЕЛЯ В РЕАКЦИЯХ ЕНОЛЯТ-ИОНОВ Природа противоиона играет важную роль в направлении С- или О-алкилирования и ацилирования металлических производных карбонильных соединений„поскольку металл может быть связан как с атомом углерода, так и с атомом кислорода. Если для щелочных, щелочноземельных, алюминиевых, таллиевых и триалкилсилнльных производных общепризнанной и экспериментально доказанной является енолятная структура, то для меркурированных карбонильных соединений имеются убедительные доказательства кетонной формы истинного ртугьорганического соединения.
Промежуточную группу составляют производные олова и германия, для которых имеет место металлотропное таутомерное равновесие: 111 О 11 СН -С вЂ” С Н СН2=С вЂ” Сбнз 2 6 5 бп(СНЗ)3 Об ССН3), 0 (СНЗ~ Н20)2$02 1! <сн,ьсн — с=сСсн,Н Ссн,Нсн — с — с<сн,ь 1 ГМФТА 1 ОМяВг СН,СН, (73%) О 11 СНЗОТ3 СНЗС=СНС-ОС2Н5 — 4н' 1 ГМФТА ОМКВг СН, 1 СН3 — ССНС-ОС2Н5 11 11 0 0 (б5%) СН, ссн,Нснсссн, — "'(сн,Нснс, (СН3)3С1ЧН2 l )нс(СНЗ)3 н~ 'НЗ (СН2)3В3 (СНЗпСНС СН2 33 (СН3)2СНС (Снз)4СН3 ТТФ !! ВгМя — ХС(СН3)3 ХС(СН3)3 — -'-33 (СН3)2СНС вЂ” (Снз)4СН3 (80%) нО;н !1 0 112 При решении вопроса о строении металлических производных карбонильных соединений весьма плодотворным оказывается принцип ЖМКО. мелочные и щелочноземельные катионы, А1", К3%' и другие жесткие кислоты Льюиса должны координироваться с жестким кислородным центром, а мягкие кислоты Льюиса Ня, КЗРЬ+ — с мягким углеродным центром.
Для промежуточной группы кислот Льюиса КЗОе' и Кзбп+ обе формы могут находиться в равновесии, что и реализуется в действительности. Если металл связан ковалентной связью с кислородным центром енолята, это должно приводить к резкому изменению региоселективности процесса. Магниевые и алюминиевые еноляты алкилируются в достаточно жестких условиях в ГМФТА только по атому углерода, независимо от природы уходящей группы алкилирующего агента: Преимущественное образование С-ацилпроизводного наблюда- ется даже при ацилировании магниевых енолятов ангидридами карбоновых кислот: (сн,со),о (Снзцсн СН С СН3 зФвР ОМО М =1.1 94% МаВг 48% 6% 52% О Н Диметилкарбонат магния [МВ(О-С-ОСН,Ц, получаемый при взаимодействии метилата магния с Сор в ДМФА, служит доступ- ным и удобным реагентом для региоспецифического С-карбок- силирования кетонов: 0 Мй(оснз)з — -э Мй(02-ОСН3)3 ДМФА К-Сснзй + МК(ОСООСН3)з 12б С ( 1 С=О 11 Ма-О 1) Мв(ОСООСН ); ДМФА, ! 20 С 2) Н30+' ОС' НгО О 0 (91%) 113 (СНЗ~СНСН вЂ” ССН3 1 ОСОСН3 О О 11 ~ К вЂ” С вЂ” СН-СООСН3 Н' 1 0 (СНЗЬСНСН вЂ” с СОСН,СН3 Эта реакция служит удобным общим методом синтеза эфиров ~3- кетокислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
